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理想MOS电容器
理想MOS电容器
教学要求
2..了解电荷QI的产生机制
3.了解积累区、耗尽区、反型区和强反型情况下，MOS电容的变
化规律及影响MOS电容的主要因素
1.导出公式
MOS中无直流电流流过，所以MOS电容中最重要的特性就是C-V特性，把理想C-V特性曲线和实测C-V曲线比较，可以判断实际MOS电容与理想情况的偏差。而且在MOS器件制备中，MOS电容的C-V特性检测也常作为一种常规的工艺检测手段。
理想MOS电容器
理想MOS电容器
MOS系统单位面积的微分电容
微分电容C与外加偏压VG 的关系称为MOS系统的电容—电压特性。
（6-2-1）
（6-2-2）
若令
（6-2-3）
（6-2-4）
则
（6-2-5）
C0绝缘层单位面积上的电容，
Cs半导体表面空间电荷区单位面积电容。
理想MOS电容器
理想MOS电容器
（6-2-6）
（6-2-7）
对于理想MOS系统，绝缘层单位面积电容：

理想MOS电容器
半导体的表面电容Cs是表面势 s的函数，因而也是外加栅电压VG的函数
理想MOS电容器
将电容随偏压的变化分成几个区域，变化大致情况如图6-7所示。
图6-7 P型半导体MOS的C-V特性
n型MOS电容高、低频C-V特性
理想MOS电容器
积累区（ VG>0 ）(以n衬底为例）
直流O-S界面积累多子，多子在10-10-10-13秒的时间内达到平衡。加交变信号，积累电荷的改变量ΔQ，只在界面附近变化，因此MOS电容相当于平板电容器
MOS系统的电容C基本上等于绝缘体电容C0。当负偏压的数值逐渐减少时，空间电荷区积累的电子数随之减少，并且Qs随 s 的变化也逐渐减慢，Cs 变小。总电容 C也就变小。
理想MOS电容器
平带情况（ VG =0）
由掺杂浓度和氧化层厚度确定
理想MOS电容器
理想MOS电容器
耗尽区（ VG<0） (以n衬底为例）
栅上有-Q电荷，半导体中有+Q的受主杂质ND+，ND+的出现是由于多子被排斥，因此器件工作与多子有关，仍能在10-10-10-13秒内达到平衡，交流信号作用下，耗尽层宽度在直流值附近呈准静态涨落，所以MOS电容看作两个平板电容器的串联。

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